Polyploidieinteraktionen in Säugetiergeweben

Die meisten Zellen in unserem Körper sind diploid, das heißt, sie enthalten zwei Kopien jedes Chromosoms eine von der Mutter und eine vom Vater. Manchmal kann es jedoch vorkommen, dass Zellen ihr gesamtes Erbgut verdoppeln. Dabei entstehen zusätzliche Kopien des gesamten DNA-Satzes dieser Zustand wird als Polyploidie bezeichnet. Polyploidie tritt häufig bei Pflanzen und einigen Tieren auf, ist bei Säugetieren jedoch deutlich seltener und kommt im Menschen nur in wenigen Organen oder im Zusammenhang mit Alterungsprozessen und Krankheiten wie Krebs vor. Bis heute ist nicht klar, warum manche Gewebe polyploide Zellen aufweisen, während andere strikt diploid sind und welche Funktionen diese polyploiden Zellen überhaupt in gesunden Organen übernehmen. Frühere Studien, die mit Hilfe von Zellkulturen oder Fruchtfliegen (D. melanogaster) durchgeführt wurden, zeigen, dass Polyploidie das Verhalten von Zellen verändern kann. Sie kann sich auf die Zellgröße, die Teilungsfähigkeit und die Reaktion auf DNA-Schäden auswirken. Ob diese Effekte jedoch auch im lebenden Organismus auftreten und wie polyploide Zellen das Wachstum, die Funktion oder die Regeneration von Geweben beeinflussen, ist noch unklar.Interessanterweise entstehen polyploide Zellen manchmal während der Geweberegeneration. In der Niere zum Beispiel entstehen sie nach einer Verletzung und können dort die Narbenbildung (Fibrose) fördern. Das deutet darauf hin, dass polyploide Zellen aktiv ihre Umgebung beeinflussen können. Ihr genauer Einfluss auf lebendes Gewebe ist jedoch bislang nicht vollständig verstanden. Ziel dieses Projekts ist es herauszufinden, in welchen Geweben polyploide Zellen vorkommen, warum bestimmte Zelltypen zusätzliche DNA tolerieren können und wie diese Zellen ihre Nachbarn beeinflussen. Dafür nutze ich ein genetisches Mausmodell, mit dem sich polyploide Zellen gezielt erzeugen lassen. So kann untersucht werden wie sich polyploide Zellen in verschiedenen Organen über die Zeit verhalten. Im zweiten Teil des Projekts werde ich 3D-Miniorgane, auch Organoide genannt, aus unterschiedlichen Geweben züchten, um zu untersuchen, warum manche Zelltypen besser mit zusätzlicher DNA umgehen können als andere. Abschließend verwende ich moderne Bildgebungs- und Genanalysetechniken, um zu erforschen, wie polyploide Zellen das Verhalten benachbarter Zellen in verschiedene Geweben beeinflussen. Während sich die meisten bisherigen Studien zur Polyploidie auf Krebs oder vereinfachte Laborsysteme konzentriert haben, untersucht dieses Projekt, wie sich Polyploidie in gesunden Säugetiergeweben unter Berücksichtigung Geschlecht und Alter auswirkt. Da polyploide Zellen möglicherweise zur Narbenbildung und Gewebeschädigung beitragen ein großes Problem bei vielen chronischen Erkrankungen könnte ein besseres Verständnis dieser Zellen langfristig helfen, neue Behandlungsansätze zu entwickeln.